Fizikų Gyčio Juškos ir Kęstučio Arlausko atradimu 1980 metais niekas netikėjo, kol po dešimtmečio japonai pritaikė lietuvių atrastą smūginės jonizacijos efektą, rašo „Lietuvos žinios“.
Dabar mokslininkai dirba saulės energetikos panaudojimo srityje, tačiau Lietuvoje, pasak prof. G.Juškos, mažai kam rūpi, kaip saulės energiją paversti elektra.
Pasaulyje iš esmės visa saulės energija gaunama naudojant kristalinį silicį, bet jo technologija yra labai brangi. Naujas iššūkis būtų organinės medžiagos - pigesnės ir patogesnės.
„Atrodo, nerealu, bet taip mes žiūrime į mokslą, - kalbėjo Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto Kietojo kūno elektronikos katedros vedėjas prof. G.Juška. - Man įdomiau daryti fundamentinius tyrimus, bet jie automatiškai nueina ir į praktiką.“
Neįtikėtinas atradimas
„Sugertas šviesos kvantas sukuria vieną elektronų porą. Elektriniame lauke jie juda. Bėgdamas elektronas sužadina (arba generuoja) kitus du, tie - dar keturis, keturi - dar daugiau. Kol nubėga per visą amorfinio seleno sluoksniuką, elektronų prisidaugina. Dėl smūginės jonizacijos susidaro tokia lavina, kad išeina, jog vienas kvantas sukuria dešimtis tūkstančių elektronų. Iš karto gaunamas labai didelis jautrumas. Užtenka vieno kvanto, kad būtų matoma didelė srovė, - prisiminė pašnekovas 1980 metus, kai pamėgino įrodyti, kad tam tikrose medžiagose vienas elektronas gali generuoti dešimtis tūkstančių kitų. - Tada, kai atradome šį efektą, niekas netikėjo, kad taip gali būti. Tarkim, šiaurės pašvaistės paprasta kamera nenufilmuosi, o didelio jautrumo kamera viskas ryškiai matoma.“
Pavyzdžiui, jautrioji kamera leidžia pamatyti iš lėktuvo nufilmuotą Tokiją naktį. Tokia pat kamera tamsoje buvo užfiksuoti ir teroristai, norėję įsibrauti į lėktuvą. Maždaug trijų kilometrų gylyje po vandeniu jautrioji kamera padėjo atrasti tokius gyvūnus, apie kuriuos niekas net nežinojo. Atliekant medicinos tyrimus jautrioji kamera leidžia matyti iki 50 mikronų (maždaug pusės žmogaus plauko storio) kraujagysles ir nustatyti, kurioje vietoje formuojasi vėžys, nes ten kraujagyslės sutankėja.
Prieš kelerius metus kanadiečiai vėl įtraukė prof.G.Jušką į tą sritį, kurioje dirbo prieš tris dešimtmečius. Toronto medicinos tyrimų centre vėžio tyrimams taikomas lietuvio atradimo pagrindu japonų pagamintas aparatas. Kanadiečiai investavo daug lėšų, kad šiemet būtų įkurtas medicininės fizikos institutas. Jame bus tiriamas jautriosios kameros panaudojimas vėžiui nustatyti. Superkama aparatūra ir vilnietis kviečiamas padėti, pasidalyti patyrimu, kartu atlikti eksperimentus.
Nors mokslininko atradimas sovietmečiu taip ir nebuvo užpatentuotas, tiek japonų, tiek kitų šalių fizikų straipsniuose visada pažymima, kad pirmą smūginės jonizacijos stebėjimą atliko G.Juška. Dabar atradimas daug kur pritaikomas praktiškai ir jei būtų buvęs prieš tris dešimtmečius užpatentuotas, galėjo uždirbti daug pinigų.
„Nebuvo skaudu, - sakė pašnekovas. - Aš tikiu tuo, ką matau, ir įrodžiau tai, bet tada buvo neįtikėtinas dalykas. Habilitacinę disertaciją iš tos temos apgyniau dabartiniame Sankt Peterburge, garsiajame A.Jofės fizikos technikos institute, kuriame dirba ir 2000 metų Nobelio premijos laureatas Žoresas Alferovas. Tada visi mano darbą pasirašė, tačiau netikėjo tuo reiškiniu. Dabar, kai sutinka mane kur nors pasaulyje, sako: „Buvai teisus, o mes tavimi netikėjome.“
Tarsi septynios IAE
Dar prieš Sąjūdį G.Juška pradėjo dirbti saulės energijos panaudojimo srityje. Iš pradžių su rusais, vėliau - su prancūzais, šveicarais ir ypač daug su čekais. Moksliniais tyrimais jau pasiekta neblogų rezultatų.
„Reikia rūpintis ateities energija. Labai greitai pradės mažėti naftos, dujų ir kitų išteklių. Kol kas jie masiškai naudojami, bet kaina auga. Ištekliams mažėjant - dar augs. Pasibaigs kada nors ir urano šaltiniai. Saulės energija kol kas brangi, tačiau ji yra nesenkanti, neteršia aplinkos ir nieko blogo nedaro“, - kalbėjo mokslininkas.
Saulės energija dabar pasaulyje labiausiai plėtojama. 2006 metais buvo instaliuota 7 tūkst. megavatų saulės energijos. Tūkstantis megavatų yra vienas gigavatas - maždaug viena Ignalinos atominė elektrinė (IAE). Spėjama, kad 2030 metais bus naujai sukurta 300 gigavatų saulės elektrinių. Pasak pašnekovo, mokslo paskirtis - padėti tam pasirengti. Labiausiai saulės energija yra išplėtota JAV, Japonijoje ir Vokietijoje. Pastarojoje šalyje jos panaudojimas labiausiai didės.
Saulės energija atpigs
2000 metais saulės energija kainavo labai daug - maždaug pusę euro už kilovatvalandę. Tikimasi, kad jos kaina mažės, o kitų rūšių energijos didės ir apie 2020 metus susilygins. Japonijoje jau dabar yra susilyginusios.
Nuo mokslininkų taip pat daug priklauso, kad saulės energija būtų pigesnė. Kaip pasakojo G.Juška, dabar iš esmės visa saulės energija gaunama naudojant kristalinį silicį, bet jo technologija yra labai brangi. Didelei elektrinei reikia daug kvadratinių kilometrų padengti kristaliniu siliciu. Jis turi būti labai grynai išvalytas, o tai taip pat daug kainuoja.
Yra ir kitokių būdų. Vienas jų - panaudoti amorfinį hidrogenizuotą silicį, gaunamą iš silano. Jį galima padaryti mikroninio plonumo, be to, yra ir daugybė kitų pranašumų. Dabar daug kur pasaulyje naudojamas amorfinis hidrogenizuotas silicis. Japonijoje - beveik tik jis. Vokiečiai kol kas naudoja polikristalinį silicį.
2001 metais daugiausia buvo naudojamas silicis, bet jo technologija nebepigs. Dabar naujas iššūkis - panaudoti organines medžiagas. Jos būtų dar pigesnės ir patogesnės.
Dar kartą apie IAE
„Lietuvoje saulės energiją bus galima vartoti tada, kai ji pasidarys pigesnė už kitą energiją. Kol kas ji yra brangesnė už dujas ir uraną, gaunamus iš Rusijos, todėl ir neskubama. O kitos šalys susidomėjusios saulės energija, nes ji yra nenuodinga, nelieka jokių atliekų ir tuo atžvilgiu padeda sutaupyti pinigų, - sakė G.Juška. - Lietuvai tai nerūpi - rūpi atominė elektrinė. Nors šalis yra įsipareigojusi 20 proc. energijos gauti iš saulės ir vėjo, beveik nieko ta linkme nedaroma. Pavyzdžiui, Vokietija įsipareigojo iki 2019 metų uždaryti visas atomines elektrines ir pereiti į kitą energetiką. Visas pasaulis stengiasi atsikratyti atominių elektrinių, nes jų sudėtingas saugumas, o Lietuva rengiasi statyti naują.“
Kita vertus, pašnekovas didžiausia politikų klaida vadina sprendimą uždaryti Ignalinos atominę elektrinę. Pavyzdžiui, čekai ir bulgarai, nors buvo reikalauta, savo atominių elektrinių neuždarė, bet buvo priimti į Europos Sąjungą ir gyvena iki šiol.
„Mūsų elektrinė yra saugi. Tai ir japonai patvirtino. Į jos saugumą labai daug investavo švedai. Politikai lengva ranka pasirašė nutarimą uždaryti elektrinę, o dabar, kai jau tiek metų praėjo, sugalvojo prašyti, kad leistų dar pratęsti jos gyvavimo laiką. Kai jau viskas patvirtinta, gal kiek per vėlu prašyti, kad būtų galima neuždaryti, - kalbėjo mokslininkas. - Anksčiau Vakarai baiminosi pigios energijos, užtat neleido per Lenkiją tiesti energetikos tilto. Visaip jį blokavo ir lenkai, kad neitų pigi energija. Tiek laiko, jau dvidešimt metų, tiesia tuos tiltus ir iki šiol derasi.“
Vilniaus universiteto Fizikos fakultete norima įsteigti naują - branduolinės fizikos - specialybę. Jau gautas Švietimo ir mokslo ministerijos patvirtinimas. Jei bus statoma nauja atominė elektrinė, reikės ir specialistų. Kadaise į Visaginą buvo kviečiami specialistai iš visur. Vilniaus universitete baigę bendras fizikos bakalauro studijas, branduolinės fizikos magistrantai specialybės žinių semsis užsienyje arba iš ten į Vilniaus universitetą bus kviečiami dėstytojai.
Priedas prie elektros
Vilniuje prie Mindaugo tilto ant Energetikos muziejaus stogo galima pamatyti saulės elementus, gaunamą šviesą iš karto paverčiančius elektra. Naudojami kaip priedas prie kitos energijos, nes naktį juk saulė nešviečia, tokie elementai iš karto įjungiami į bendrą tinklą. Kai saulė šviečia, papildo šiluminės energijos tiekiamą elektrą. Pavyzdžiui, Vokietijoje 220 voltų keičiama į 50 hercų ir tada įjungiama į bendrą tinklą kaip priedas.
Džiunglių gyventojai turi saulės energijos akumuliatorius. Italai, pavyzdžiui, naudoja saulės energiją vandeniui gryninti. Nei italai, nei ispanai neturi geriamo vandens, todėl ima iš jūros sūrų vandenį, išvirina jį ir gauna tinkamą gerti vandenį.
„Norint saulės energiją tiekti visai Lietuvai, reikėtų kelis arba vieną didelį kelių kvadratinių kilometrų plotą uždengti saulės baterijomis. Užtektų visai šaliai. Galima apskaičiuoti. Kai saulė gerai šviečia mūsų platumoje, šviesa krinta iki kilovato į kvadratinį metrą. Baterijos efektyvumas yra vidutiniškai apie 10 proc., kai kur pasiekia ir daug daugiau. Vadinasi, išeina 100 vatų iš kvadratinio metro, - skaičiavo mokslininkas. - Vienam gigavatui (kaip Ignalinos atominė elektrinė) gauti reikėtų saulės baterijomis padengti dešimt kvadratinių kilometrų. Tačiau saulės energija būtų gaunama, aišku, tik dieną.“
Neseniai prof. G.Juška lankėsi Nepale. Lietuvis mokslininkas buvo pakviestas dėl šaliai iškilusių rimtų energetikos problemų. Nepalas - saulėtas kraštas ir ten būtų galima vartoti saulės energiją.
Fanatikai
„Gyvoji gamta nepasinaudojo kristalinio kūno savybėmis. Mūsų smegenyse nėra tvarkingo kristalinio kūno elementų, o jos dirba kur kas geriau už tobuliausią kompiuterį, - sakė prof. G.Juška apie dar vieną tyrimų sritį - elektronų elgesį netvarkiuose dariniuose, t. y. ne kristaluose. - Teoretikai sugebėjo apskaičiuoti elektronų elgesį kristale. Apskaičiuoti ir panaudoti elektronikai. Vis dėlto teoretikai negali apskaičiuoti, kaip elgsis elektronas gyvojoje gamtoje. Tai ir yra įdomu.“
Fizikas yra publikavęs per 200 straipsnių prestižiniuose pasaulio mokslo žurnaluose ir, galima sakyti, kad yra geriau žinomas pasaulyje nei Lietuvoje. Jis bendradarbiauja su Kanados, Japonijos, Vokietijos, Šveicarijos, Suomijos, kitų šalių mokslininkais.
„Mūsų aparatūra daugiausia dar sovietinė, šiek tiek įsigyta naujos už struktūrinių fondų lėšas. Ką turi, tuo ir naudojiesi, - kalbėjo pašnekovas. - Kol kas neturime savo organinių medžiagų technologijos. Reikėtų labai švarių kamerų kaip Silicio slėnyje Liuvene Belgijoje. Ten teko dirbti - apsirengi plėvelėmis, kad nebūtų nė dulkelės! Kai neturi savo technologijos, tenka kitų prašyti aparatūros, bandinių, organinių medžiagų. Ką nors sugalvoji ir prašai, kad tau padarytų. Kai atsiunčia, pamatai, kad truputį blogai, dar kai ko reikia. O galėtume patys pasidaryti. Juk negali vis prašinėti kitų. Jie patys turi dirbti.“
Būsimame Saulėtekio slėnyje numatyta steigti būtent tokią organinių medžiagų technologijos laboratoriją. Prof. G.Juškos vadovaujamoje Kietojo kūno elektronikos katedroje dirba 14 mokslininkų - buvę doktorantai, apsigynę disertacijas ir tapę kolegomis. Kai kurie išsilakstė po užsienio šalis, tačiau bendradarbiavimas nenutrūko.
„Dabar visi Lietuvoje įpratę pinigais naudą skaičiuoti, o mokslininkai, galima sakyti, yra fanatikai. Dirba nuo ankstaus ryto iki vėlaus vakaro. Ir ne dėl pinigų, - kalbėjo pašnekovas. - Ką nors nauja randi, supranti. Nefantazuoju - iš tikrųjų taip ir yra.“
Milda Kniežaitė
